Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

O czym mówi I zasada termodynamiki?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.

V. Termodynamika. Uczeń:
3) posługuje się pojęciem energii wewnętrznej; analizuje pierwszą zasadę termodynamiki jako zasadę zachowania energii.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.

VI. Termodynamika. Uczeń:
3) posługuje się pojęciem energii wewnętrznej; analizuje pierwszą zasadę termodynamiki jako zasadę zachowania energii.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń

1. pozna definicję energii wewnętrznej.

2. dowie się, jakie są sposoby zmiany energii wewnętrznej.

3. wyjaśni, na czym polega przekazywanie energii na poziomie mikroskopowym, czyli wymiana ciepła.

4. wyjaśni, na czym polega przekazywanie energii na poziomie makroskopowym, czyli przez wykonanie pracy.

5. przeanalizuje różne procesy termodynamiczne i wyjaśni w jakich procesach zmienia się energia potencjalna, a w jakich energia kinetyczna cząsteczek.

6. zastosuje I zasadę termodynamiki do obliczania zmiany energii wewnętrznej w różnych procesach termodynamicznych.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów)

Metody nauczania:

- wykład informacyjny,
- pokaz multimedialny,
- analiza pomysłów.

Formy zajęć:

- praca w parach,
- praca w grupach 4‑osobowych,
praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia.

Materiały pomocnicze:

e‑materiały: „Jak odróżnić przekaz energii w formie pracy od przekazu energii w formie ciepła”, „Definicja energii wewnętrznej”, „I. zasada termodynamiki jako zasada zachowania energii”, „Analizujemy zmiany energii wewnętrznej w przemianach fazowych”.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Odwołanie do wiedzy uczniów o zasadzie zachowania energii.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wprowadza definicję energii wewnętrznej i wyjaśnia pojęcia energii kinetycznej i potencjalnej cząsteczek, a także pojęcie temperatury jako miary średniej energii kinetycznej cząsteczek. Następnie wyjaśnia dwa sposoby przekazywania energii jako przekaz ciepła i wykonanie pracy. Stawia uczniom problemy:

1. Jak zmienia się energia cząsteczek podczas zderzeń dwóch cząsteczek o różnych energiach?

2. Jaki będzie skutek zetknięcia dwóch ciał o różnych temperaturach?

Uczniowie w dyskusji, z pomocą nauczyciela, wyjaśniają, na czym polega przekaz ciepła na poziomie cząsteczek.

Kolejny problem do dyskusji dla uczniów:

Jak przesuwanie tłoka, sprężającego gaz, wpływa na energię kinetyczną cząsteczek gazu, z którymi tłok się zderza?

Uczniowie w dyskusji, z pomocą nauczyciela, wyjaśniają, na czym polega przekaz energii przez wykonanie pracy.

Następnie nauczyciel podaje I zasadę termodynamiki. Uczniowie obliczają w parach, jak zmieni się energia wewnętrzna gazu, który zostanie rozprężony i siła zewnętrzna wykona przy tym pracę W = -300 J, a jednocześnie gaz pobierze ciepło z otoczenia Q = 500 J.

Nauczyciel pyta uczniów, w jakich procesach zmienia się energia kinetyczna, a w jakich energia potencjalna cząsteczek, wymieniając: ogrzewanie wody od 20Indeks górny 0⁰C do 50Indeks górny 0⁰C, wrzenie wody, krzepnięcie lodu.

Uczniowie, dyskutując w grupach 4‑osobowych, analizują te procesy i zgłaszają wnioski, do jakich doszli.

Uczniowie oglądają film‑samouczek.

Faza podsumowująca:

Uczniowie rozwiązują polecenie aktywizujące zamieszczone wraz z samouczkiem.

Praca domowa:

Zadania 1 - 3 z zestawu ćwiczeń obowiązkowo, do wyboru jedno zadanie z zadań 4 - 7.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Film samouczek można wykorzystać na lekcji i połączyć z wykonaniem polecenia akywizującego. Może też być wykorzystane przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia materiału.